JPH11191947A - 回転体駆動用モータおよびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で簡単な構成により、回転ムラが少なく
負荷変動にも十分対応でき、回転精度の高い回転体駆動
用モータを提供する。 【解決手段】 ステッピングモータ部ＳＭと同軸上にヒ
ステリシスモータ部ＨＭを設けて一体化する。起動時に
はステッピングモータ部ＳＭのみを起動し、目的の回転
速度に達するとヒステリシスモータ部ＨＭを当該回転速
度と同じ速度で駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体ドラムなど
の回転体を駆動するためのモータおよびこのモータを使
用した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体ドラムに静電潜像を形成してトナ
ーで顕像化し、このトナー像を複写紙上に転写して画像
を形成する電子写真式の画像形成装置においては、感光
体ドラムに静電潜像を正しく形成し、かつ、当該静電潜
像を現像して得られたトナー像を忠実に複写紙上に転写
するため、当該感光体ドラムを高精度に回転駆動する必
要がある。

【０００３】このため、例えばＤＣモータを駆動源とし
て感光体ドラムを駆動する場合には、ＰＬＬ制御（位相
同期制御）のようにモータの回転速度をエンコーダ装置
で検出してパルス信号を生成し、このパルス信号と基準
信号とを比較することによりモータに与える電力をフィ
ードバック制御して回転速度を一定に保つようにしてい
る。

【０００４】しかし、このようにフィードバック制御
は、あくまでも事後制御なので急激な負荷変動に対応で
きず、これによる画像の劣化を回避しにくいという問題
がある。さらに、ＤＣモータは低速回転での回転速度が
不安定で駆動トルクも弱いため、当該モータを一定の回
転数以上で高速回転させ、これを複数の歯車からなる減
速装置を介して低速化して駆動しなければならず、歯車
の噛合部において生じる噛み合い振動を避けることがで
きない。この振動が感光体ドラムに伝播されるとやはり
画像劣化が生じる結果となる。

【０００５】そこで、最近では、低速回転時でも回転制
動性の高いステッピングモータを駆動源として感光体ド
ラムを直接駆動する例が多くなってきている。このステ
ッピングモータは、低速回転でも大きな駆動トルクを得
ることができ、入力パルスに応じて忠実に１ステップず
つ回転するため、上述のようなフィードバック制御は不
要であり、急激な負荷変動が生じても脱調が生じない限
り一定速度の回転を維持できるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
ピングモータは、入力パルスが入力されるたびにステー
タコイルの励磁相を切り換えて起動・停止の動作を繰り
返しながら１ステップずつ回転するという構造をとるた
め、微視的に見れば、その１ステップごとに速度変動や
トルクリップルが生じており、これがモータ自身の振動
（ステップ振動）を引き起こす。このステップ振動が感
光体ドラムに伝播されると静電潜像の走査ラインにピッ
チムラが生じて、画像劣化の原因となる。

【０００７】このようなステップ振動は、ステータの歯
極を増加してステップ角を小さくすることによりある程
度は緩和されるが、この場合にはステータの歯極作成の
ため微細な板金加工が要求され、大幅なコストアップは
避けられない。本発明は、以上のような問題に鑑みてな
されたものであって、安価で簡単な構成で急激な負荷変
動に対応でき、回転ムラの少ない回転体駆動用モータお
よびこのモータを利用した画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る回転体駆動用モータは、第１のモータと
第２のモータをその出力軸が共通になるように組み合わ
せて一体に構成すると共に、前記第１のモータがヒステ
リシスモータであることを特徴とする。また、本発明に
係る回転体駆動用モータは、前記第２のモータが、ステ
ッピングモータであることを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、前記第１と第２のモータの間の少なくともステータ
コイル間に磁気遮蔽部材を設けたことを特徴とする。ま
た、本発明に係る回転体駆動用モータは、前記第１と第
２のモータの間の少なくとも回転子間に磁気遮蔽部材を
設けたことを特徴とする。また、本発明に係る回転体駆
動用モータは、前記第２のモータが、第１のモータと同
じ速度の回転磁界により動作する同期モータもしくは誘
導モータであって、そのステータコイルを第１のモータ
と共通とすると共に、前記第１と第２のモータの回転子
は、一体となって上記ステータコイルに対し軸方向に相
対的に移動可能に構成され、当該回転子またはステータ
コイルを、回転磁界を受ける回転子が変更するように軸
方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、前記移動手段が、いずれかの回転子に取着されたフ
ィンであって、モータの回転速度が一定以上となるとそ
の風力により当該回転子が軸方向に移動するように構成
されていることを特徴とする。また、本発明に係る回転
体駆動装置は、回転体を一定速度で回転駆動する回転体
駆動装置であって、前記回転体駆動装置の駆動モータ
は、ヒステリシスモータである第１のモータとそれ以外
の第２のモータをその出力軸が共通になるようにして一
体に構成すると共に、駆動モータの起動時は、前記第２
のモータのみに通電し、当該駆動モータの回転速度がほ
ぼ前記一定速度に達するとさらに前記第１のモータに通
電するモータ制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る回転体駆動装置は、回
転体を一定速度で回転駆動する回転体駆動装置であっ
て、前記回転体駆動装置の駆動モータが、ヒステリシス
モータである第１のモータとそれ以外の第２のモータを
その出力軸が共通になるようにして一体に構成すると共
に、駆動モータの起動時は、少なくとも第２のモータに
通電し、当該駆動モータの回転速度がほぼ前記一定速度
に達すると第２のモータへの通電を停止して第１のモー
タのみに通電するモータ制御手段を備えたことを特徴と
する。

【００１２】また、本発明に係る回転体駆動装置は、上
記モータ制御手段が、前記駆動モータの回転を停止する
際に、第２のモータを起動すると共に、第１のモータの
ステータコイルによる回転磁界の回転方向もしくは回転
速度を、前記第２のモータの回転方向もしくは回転速度
と異ならせ、かつ、当該第１のモータに供給する駆動電
流の振幅を減衰させた後に、両モータへの通電を停止す
るように制御することを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る画像形成装置は、回転
駆動される感光体ドラムの周面に静電潜像を形成して画
像を形成する画像形成装置であって、感光体ドラムの回
転駆動の駆動源として、請求項１ないし６のいずれかに
記載の回転体駆動用モータを用いたことを特徴とする。
また、本発明に係る画像形成装置は、回転駆動される感
光体ドラムの周面に静電潜像を形成して画像を形成する
画像形成装置であって、感光体ドラムの回転駆動装置と
して、請求項７ないし９のいずれかに記載される回転体
駆動装置を用いたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施の形態を、デジタル複写機（以下、単に「複写
機」という。）に適用した例について説明する。図１
は、当該実施の形態に係る複写機１の全体の構成を示す
図である。この複写機１は、原稿画像を読み取るイメー
ジリーダ部１０と、読み取った画像を複写紙Ｐ上にプリ
ントして再現するプリンタ部２０とから構成される。

【００１５】イメージリーダ部１０は、プラテンガラス
（不図示）に載置された原稿画像をスキャンし、これを
電気信号に変換して画像データを得る周知のものであ
る。イメージリーダ部１０で得られた画像データは、制
御部７０においてＡ／Ｄ変換されてデジタル信号とな
り、さらにシェーディング補正や濃度変換、エッジ強調
など必要な処理を加えられた後、レーザダイオードの駆
動信号として出力される。

【００１６】プリンタ部２０は、電子写真方式により複
写紙上に画像を形成するものであって、露光走査部３０
と画像形成部４０と給紙部５０などからなる。露光走査
部３０は、レーザダイオード３１、ポリゴンミラー３
２、走査レンズ３３などを備える。レーザダイオード３
１は、上記制御部７０からの駆動信号を受けて、光変調
されたレーザ光を発光する。この発光されたレーザ光
は、定速で回転駆動されるポリゴンミラー３２のミラー
面で反射して偏向され、走査レンズ３３を通過して、画
像形成部４０の感光体ドラム４１表面を露光走査する。

【００１７】画像形成部４０は、当該感光体ドラム４１
の周囲にクリーナ４２やイレーサランプ４３、帯電チャ
ージャ４４および現像器４５などを配して構成される。
感光体ドラム４１は、上記露光を受ける前にクリーナ４
２で感光体表面の残留トナーを除去され、さらにイレー
サランプ４３に照射されて除電された後、帯電チャージ
ャ４４により一様に帯電されており、このように一様に
帯電した状態でレーザ光により露光されると、感光体ド
ラム４１の表面に静電潜像が形成される。

【００１８】当該静電潜像は、現像器４５により現像さ
れてトナー像が形成される。このトナー像は、当該作像
動作と同期して給紙部５０の給紙カセット５１から給紙
されてきた複写紙上に転写チャージャ４６の静電力によ
り転写され、定着装置６０において熱定着された後、排
紙トレイ６１上に排出され、これにより原稿の画像デー
タに基づく画像形成が終了する。

【００１９】図２は、上記感光体ドラム４１と搬送ベル
ト５２の駆動系の構成を示すための斜視図である。感光
体ドラム４１は、感光体モータ１００のロータ軸１０２
直結されている。当該感光体モータ１００及びそのロー
タ軸１０２はそれぞれ図示しないフレームや軸受け部材
により保持されている。一方、搬送ベルト５２は、駆動
ローラ５３と支持ローラ５４により張架され、駆動ロー
ラ５３は、ＤＣモータと減速器などからなる駆動機構５
３０により駆動される。当該駆動機構５３０は、複写紙
Ｐが一定のシステムスピードで搬送されるように制御部
７０（図１）によって制御される。

【００２０】また、感光体モータ１００も、感光体ドラ
ム４１の周速が上記システムスピードに一致するように
制御部７０により制御される。感光体モータ１００は、
画像を形成する際の定速回転時に必要なトルクを確保し
ながら回転ムラなく回転駆動するように構成されてい
る。図３は、上記感光体モータ１００の構成を示す縦断
面図である。

【００２１】同図に示すようにモータのハウジング１０
１に設けられたボール軸受１０３、１０４には、ロータ
軸１０２が回転可能に軸支され、当該ロータ軸１０２に
は、ステッピングモータ用の回転子１１０およびヒステ
リシス材で形成された回転子１２０が同軸上に取着され
ている。一方、ハウジング１０１の円筒部内周面の、上
記回転子１１０，１２０の周面に対向する位置には、そ
れぞれステータ１３０、１４０が配設されている。

【００２２】図４（ａ）は、図３のＸ−Ｘ線における矢
視断面図であり、同図に示すように、回転子１１０の周
面には等ピッチで複数のロータ小歯極１１１が列設さ
れ、これに対向してステータ１３０の各ステータポール
１３１にも５歯ずつステータ小歯極１３２が形成され
る。各ステータポール１３１にはステータコイル１３３
が巻回されており、当該回転子１１０とステータ１３０
によりステッピングモータ部ＳＭが構成される。

【００２３】図４（ｂ）は、図３のＹ−Ｙ線における矢
視断面図であり、同図に示すように、ステータ１４０に
は、回転子１２０の回転方向に沿って８個の固定子ヨー
ク１４１が等間隔に配列され、それぞれの固定子ヨーク
１４１にはステータコイル１４２が巻回されており、当
該回転子１２０とステータ１４０によりヒステリシスモ
ータ部ＨＭが形成される。

【００２４】このようにステッピングモータ部ＳＭの駆
動軸と同軸上にヒステリシスモータ部ＨＭを設けること
により、ステッピングモータにおけるステップ振動など
の回転ムラを緩和して円滑に駆動することができるとい
う効果を得ることができる。すなわち、ステッピングモ
ータは、上述したように低速回転でも十分なトルクを有
する一方、図５の速度特性図に示すように１ステップを
周期としてトルクリップルが生じてモータ速度Ｖが変化
しており、これがステップ振動として感光体ドラムの回
転ムラを引き起こす原因となる。

【００２５】他方、ヒステリシスモータは、ヒステリシ
ス材により形成された回転子がステータにより生ずる回
転磁界により着磁されつつ一定の遅れ角を有して回転す
るという構成を有する。したがって、回転子が回転磁界
と同期をなして回転しているとき（同期回転時）は、ヒ
ステリシス材の着磁部分の磁束は、ヒステリシスループ
を描かずに永久磁石化して通常の同期モータとして動作
するが、負荷変動などにより回転子が外部の回転磁界か
ら少しでも外れると、回転子の着磁部分の磁束が外部磁
界の変化に対応してヒステリシスループに沿って変化
し、その際ヒステリシスループの面積に比例した大きな
トルクが発生する（図６のトルク特性図参照。回転子の
回転数が同期回転数Ｎｓから少しでもずれるとモータト
ルクが急激に大きくなっている。）。そのため、回転子
はすぐに外部回転磁界に追いついて同期状態に復帰す
る。このことは、回転子の回転が外部回転磁界より速く
なって非同期状態が生じた場合でも同様である。

【００２６】このような同期状態への復帰は、非常に微
小な時間で行われるので、ほとんど非同期状態が発生し
たようには見えず、これにより回転ムラのない円滑な駆
動力を確保できる。したがって、ステッピングモータ部
ＳＭで制御すべき回転速度と同じ回転速度でヒステリシ
スモータ部ＨＭの回転磁界を生成するように制御すれ
ば、ヒステリシスモータは、ステッピングモータ部ＳＭ
において生じる微小な速度変動に対して、それを阻止も
しくは緩和するようなトルクを発生し、低速回転でステ
ッピングモータ部ＳＭにより高い駆動トルクを得ながら
も回転ムラのない優れた感光体モータ１００を得ること
ができる。

【００２７】そのため、感光体ドラム４１を直接駆動で
き、従来のような減速装置も不要となって、噛み合い振
動の発生や偏心誤差に起因する振動を全く排除でき、さ
らに優れた回転駆動を実現することができる。次に図７
により本複写機の制御部７０の構成を説明する。当該制
御部７０は、ＣＰＵ７１と、感光体モータ駆動回路７２
と、ＲＯＭ７３とＲＡＭ７４とを備える。

【００２８】ＲＯＭ７３には、複写機各部を制御するプ
ログラムや制御変数の初期値などが格納され、ＲＡＭ７
４は、操作パネル８０から設定された内容や現在の制御
変数の値を一時記憶し、制御のためのワークエリアを提
供する。なお、操作パネル８０は、複写機本体の上面の
操作者が操作しやすい位置に設置されているが、図１で
は特に図示されていない。

【００２９】ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３から必要なプロ
グラムを読み出して、イメージリーダ部１０、プリンタ
部２０、給紙部５０の各動作をタイミングを取りながら
統一的に制御する。感光体モータ駆動回路７２は、ステ
ッピングモータ部駆動回路７２１とヒステリシスモータ
部駆動回路７２２とからなる。

【００３０】ステッピングモータ部駆動回路７２１は、
内部にクロックパルス発生部や励磁相切換部を備え、Ｃ
ＰＵ７１から起動信号を受けるとクロックパルス発生部
で所定のパルスレートのクロックパルスを発生し、励磁
相切換部はこのクロックパルスを受けるたびに励磁相
（ステータコイル１３３）を切り換えて駆動電流を供給
してステッピングモータ部ＳＭを駆動する。

【００３１】このクロックパルスのパルスレートは、シ
ステムスピードを得るための回転速度（以下、「基準回
転速度」という。）Ｎｓｔに至るまで徐々に増加し、当
該基準回転速度Ｎｓｔに達すると一定に維持される。そ
して、ＣＰＵ７１から停止信号を受けると、徐々にパル
スレートを落として当該感光体モータ１００を停止させ
るようになっている。

【００３２】ヒステリシスモータ部駆動回路７２２は、
内部にインバータ回路を備え、ＣＰＵ７１から起動信号
を受けると、インバータ回路で上記基準回転速度Ｎｓｔ
と同じ回転磁界を生じるような周波数の交流を生成し、
これを３相交流としてステータコイル１４２に通電して
ヒステリシスモータ部ＨＭを駆動する。なお、ステッピ
ングモータ部ＳＭは、起動時には、パルスレートの増加
に応じて回転速度を上昇させるので、ヒステリシスモー
タ部ＨＭも同時に起動すると、当該ヒステリシスモータ
部ＨＭのトルクによりステッピングモータ部ＳＭで脱調
を生じたり、それまで行かなくても迅速な起動動作の妨
げになるおそれがあり、本実施の形態では、起動時およ
び停止時にはヒステリシスモータ部ＨＭは起動せず、ス
テッピングモータ部ＳＭの駆動力により起動して、感光
体モータ１００の回転速度が所定の基準回転速度Ｎｓｔ
になったときに、ヒステリシスモータ部ＨＭを駆動する
ようにＲＯＭ７３内にプログラムされている。

【００３３】次に、上記感光体モータの別の構成を図８
により説明する。図８では理解しやすいように、中心線
より上部は縦断面図により、中心線より下部はハウジン
グのみを一部切り欠いた図で示している。感光体モータ
２００のロータ軸２０２には、ヒステリシス材で形成さ
れた回転子２１０が軸着されている。この回転子２１０
の端部には小径部２１１が形成されており、図９の組立
図に示すように当該小径部２１１にパーマアロイなどの
透磁率の高い磁気シールド部材で形成された断面Ｌ字型
リング２２１を介して永久磁石の回転子リング２２０が
嵌挿されている。各部材は相互に強く嵌合しており、回
転子リング２２０が回転子２１０に対して空回りするこ
とはない。

【００３４】また、回転子２１０と回転子リング２２０
の端面には、同じく磁気シールド部材で形成された円板
状リング２２２が接着剤などで固着されている。これに
より回転子リング２２０は、その外周面を除いて３方が
磁気シールド部材により囲まれる形になり、回転子リン
グ２２０から発する磁界が回転子２１０に悪影響を及ぼ
さないように構成されている。

【００３５】回転子２１０の大径部２１２と回転子リン
グ２２０の各外周面に対向して１２個の固定子ヨーク２
３０、２４０がそれぞれ、図４（ｂ）で示したのと同様
にして等間隔で配設される。固定子ヨーク２３０、２４
０にはそれぞれステータコイル２３１、２４１が巻回さ
れ、対応する回転子と組となってヒステリシスモータ部
ＨＭとＤＣモータ部ＤＭを形成する。

【００３６】回転子リング２２０の外周面にはその回転
方向に沿ってＮ極とＳ極が等間隔で８極永久着磁されて
おり、上記固定子ヨーク２４０により回転磁界を発生す
ることにより、３相のＤＣブラシレスモータとして作用
するようになっている（なお、当該ＤＣモータ部ＤＭに
おいて、ホール素子などの図示は省略されている。後述
の図１１の場合も同様に省略される。）。

【００３７】また、固定子ヨーク２４０を軸方向前後か
ら挟むようにリング状の磁気シールド部材２４２、２４
３が設けられており、固定子ヨーク２４０により生ずる
磁界が、ヒステリシス材で形成された回転子２１０に悪
影響を与えないように構成される。このように構成され
た感光体モータの駆動回路は、図７の感光体モータ駆動
回路７２のステッピングモータ部駆動回路７２１の代わ
りに、公知の３相ＤＣブラシレスモータの駆動回路が用
いられるだけであるので説明を省略する。

【００３８】なお、この感光体モータ２００は、上記感
光体モータ１００に比べて、ヒステリシス回転子２１０
の軸方向の長さを大きくしており、基準回転速度Ｎｓｔ
では、ＤＣモータ部ＤＭの力を借りなくても感光体ドラ
ム４１を安定して駆動するだけのトルクを有するように
なっている。次に図１０のフローチャートにより、制御
部７０による感光体モータ２００の制御動作を説明す
る。

【００３９】ＣＰＵ７１は、操作パネル８０により操作
者からコピースタートの指示を受けると、イメージリー
ダ部１０を制御して原稿読み取りを実行し、タイミング
を取って感光体モータ駆動回路７２に起動信号を送る
（ステップＳ１）。感光体モータ駆動回路７２はこれに
より感光体モータ２００のヒステリシスモータ部ＨＭと
ＤＣモータ部ＤＭを同時に起動する（ステップＳ２）。

【００４０】感光体モータ２００にはその回転速度を検
出するため、エンコーダなどの回転速度検出装置（不図
示）が装着されており、これにより感光体モータ２００
の回転速度が所定の基準回転速度Ｎｓｔに達したことが
検出されると、ＣＰＵ７１は、感光体モータ駆動回路７
２に指示してＤＣモータ部ＤＭへの通電を停止させ（ス
テップＳ３，Ｓ４）、以後はヒステリシスモータ部ＨＭ
のみの円滑な回転駆動を実行し、プリンタ部２０、給紙
部５０を制御して画像形成が行われる。

【００４１】なお、ステップＳ３の判断は、予め起動信
号から基準回転速度Ｎｓｔに達するまでの時間Ｔを計測
しておいて、その値をＲＯＭ７３に格納しておき、ＣＰ
Ｕ７１は内部タイマにより、起動時から計時して所定時
間Ｔが経過すると当該基準回転速度Ｎｓｔに達したと判
断するようにしてもよい。このように起動時には、ヒス
テリシスモータ部の外にＤＣモータ部ＤＭも駆動するの
で、起動時におけるヒステリシスモータのトルク不足を
解消して短時間で基準回転速度Ｎｓｔまで立ち上げるこ
とが可能となり、コピー処理速度を向上させることがで
きる。なお、ＤＣブラシレスモータは駆動力に優れてい
るので、上記起動時に、ヒステリシスモータ部ＨＭを停
止させたままでＤＣモータ部ＤＭのみを駆動させるよう
にしても十分な効果を得られる。

【００４２】画像形成動作が終了するとＣＰＵ７１から
感光体モータ駆動回路７２に停止信号が発せられ、感光
体モータ駆動回路７２はこの停止信号を受けて、ＤＣモ
ータ部ＤＭを順方向（今までの回転方向）に回転するよ
うに起動し、ヒステリシスモータ部ＨＭに対しては回転
磁界の方向が逆になるように制御する（ステップＳ５、
Ｓ６）。ＤＣモータの回転トルクはヒステリシスモータ
部の逆方向の回転トルクより十分大きく、これにより感
光体モータ２００は外見上は順方向の回転を続けたまま
であるが、ヒステリシスモータ部ＨＭは脱調状態となっ
ており、結果として回転子２１０の着磁領域に対して固
定子ヨーク２４０により交番磁界が加えられることにな
る。

【００４３】そして、当該ヒステリシスモータ部に供給
する駆動電流の振幅を小さくすることにより回転子２１
０の着磁部分が徐々に消磁され、当該電流の振幅が
「０」になった時点で完全に消磁したと考えられるの
で、ＤＣモータ部ＤＭに対する通電を停止し（ステップ
Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）、感光体モータ２００を停止させ
る。このように感光体モータ２００の駆動停止に当た
り、ヒステリシス材の回転子２１０を完全に消磁させて
おくと、次に起動する際にモータに衝撃が起きず、速や
かに回転を開始することができるという効果が得られ
る。すなわち、回転子２１０が着磁されたままである
と、次の起動時に回転磁界が加えられた位置と当該着磁
部分の位相が合わなければ、回転子２１０は上述のよう
に強いトルクで当該回転磁界に急激に追従しようとする
ため、振動が生じ円滑な回転が得にくいが、消磁してお
けば外部磁界を受けた部分から着磁して回転トルクを生
ずるので、上述のような問題は生じないからである。

【００４４】なお、上記フローチャートでは、ステップ
Ｓ８でヒステリシスモータ部ＨＭへ供給する電流の振幅
が「０」になったと判断されてから通電を停止している
が、「０」になる以前に通電を停止しても、ある程度の
消磁の効果が得られる。さらに、ステップＳ６におい
て、ＤＣモータ部ＤＭによる回転方向と、ヒステリシス
モータ部ＨＭにおける回転磁界の方向が逆方向ではなく
同方向であっても、双方の回転速度を異ならせることに
より、ヒステリシス材の回転子２１０に交番磁界を付与
することができるので、消磁の効果は得られる。

【００４５】また、感光体モータ１００（図３）の回転
停止時においても上述と同じようにしてヒステリシス材
の回転子１２０を消磁するように制御してもよい。図１
１は、本発明に係るさらに別の感光体モータ３００の構
成を示す縦断面図である。ヒステリシス材の回転子３１
０の小径部に永久磁石の回転子リング３２０を磁気シー
ルド部材で形成された断面Ｌ字型リング３２１を介して
嵌合させている構成は、図８の場合と全く同じである
が、回転子３１０の軸穴にはキー溝３１１が形成されて
おり、一方のロータ軸３０２にはこれに嵌合するキー３
０３が設けられている。これにより回転子３１０はロー
タ軸３０２に対し軸方向には摺動可能であるが、回転方
向には規制された状態でロータ軸３０２に保持される。

【００４６】回転子３１０の右端部には磁気シールドリ
ング３２２を介してリング状の永久磁石３４０が同軸上
に付着され、ハウジング３０１の当該永久磁石３４０に
対向する部分には、別のリング状の永久磁石３４１が付
着されている。永久磁石３４０、３４１は対向する面が
同極（例えばＳ極）となるように設置され、その斥反力
により回転子３１０を図の左方向に付勢するようになっ
ている。

【００４７】一方、回転子３１０の左側の端部には放熱
フィン３１２が、当該回転子３１０が順方向に回転した
ときに左方向に風を送る傾きで取着されている。また、
固定子ヨーク３３０の軸方向の幅は、回転子３１０の大
径部３１３の軸方向の長さとほぼ等しく、回転子３１０
が図のような初期状態にあるときは、回転子３１０の一
部と回転子リング３２０の全部に直接回転磁界を及ぼす
ように構成される。

【００４８】このような構成において、固定子ヨーク３
３０のステータコイル３３１に通電して回転磁界を生成
して、回転子３１０の一部と回転子リング３２０の全部
が回転磁界を受けて回転し、その回転速度が上昇してい
く。回転速度が増すと放熱フィン３１２による風力が増
し、その反力により回転子３１０が図の右方向に移動し
ていく。

【００４９】この感光体モータ３００は、そのロータ軸
３０２が水平な状態で使用されることを前提にして、回
転子３１０の回転数が基準回転速度Ｎｓｔに達する直前
に回転子３１０が右端に移動するように永久磁石３４
０，３４１の磁力や放熱フィン３１２の大きさなどが設
定されており、これにより基準回転速度Ｎｓｔのときに
丁度回転子３１０が右端に移動し、回転子リング３２０
が固定子ヨーク３３０の対向面から外れ、回転子３１０
の大径部３１３のみが固定子ヨーク３３０に対向するよ
うになる。

【００５０】したがって、感光体モータ３００は、起動
時にはヒステリシスモータとＤＣモータの混合モータと
して駆動することによりその加速時間を短くでき、画像
形成に供される回転速度に達すると、主にヒステリシス
モータとして駆動することにより回転ムラのない安定し
た回転駆動を確保できる。しかも、この切換えは、回転
数の上昇に応じて自動的に行えるので、他の特別な制御
を必要とせず制御系統が簡易化されるという利点があ
る。

【００５１】なお、ハウジング３０１の軸方向前後の壁
面には、放熱フィン３１２により外気が流出入するため
の複数の貫通孔３０７，３０８が設けられている。ま
た、３０４は、永久磁石３４０，３４１の斥反力により
回転子３１０が必要以上に図の左側に移動しないように
するため、ロータ軸３０２に被嵌されたスリーブであ
る。

【００５２】また、回転子３１０の摺動動作を円滑にす
るため、ロータ軸３０２と回転子３１０の軸穴の摺動面
は鏡面仕上げにしたり、潤滑油を注入しておく方が望ま
しいことはいうまでもない。本発明は、上記実施の形態
に限定されないのは言うまでもなく、以下のような変形
例を考えることができる。

【００５３】例えば、上記各実施の形態においては、ヒ
ステリシスモータとステッピングモータまたはＤＣブラ
シレスモータの組み合わせた感光体モータについて説明
したが、その他回転速度の制御が可能なモータであれば
どのようなモータでもヒステリシスモータと組合わせる
ことができる。但し、図１１の感光体モータ３００の場
合は、ステータを共有しているので、ヒステリシスモー
タと同じ速度の回転磁界により、同じ回転速度で回転す
る同期モータ（上述の３相ＤＣブラシレスモータを含
む）または誘導モータと組み合わせる必要がある。

【００５４】また、上記実施の形態では、感光体モータ
で感光体ドラムを直接駆動したが、他のできるだけ振動
の生じない適当な動力伝達機構（例えばプーリ機構）を
介して駆動するようにしてもよい。また、感光体モータ
３００（図１１）において、回転子３１０を図の左方向
に付勢する手段として磁石の斥反力を利用したが、他の
例えば圧縮バネをロータ軸３０２に嵌挿して付勢するよ
うにしてもよい。さらには、このような付勢手段がなく
ても、停止の際に回転子３１０を反対方向に回転させて
その放熱フィン３１２の逆方向の風力により回転子３１
０を左端に移動させてから停止するようにしてもよい。

【００５５】また、同感光体モータ３００では、回転子
３１０をロータ軸３０２に対して摺動可能としたが、回
転子３１０をロータ軸３０２に固定して、ロータ軸３０
２がハウジング３０１に対して軸方向に変位可能として
もよい。但し、この場合には、当該ロータ軸３０２の軸
方向の移動を許容する特別なジョイントを用いて感光体
ドラム４１の回動軸と連結する必要がある。また、場合
によっては、ロータ軸３０２を軸方向に移動させずに、
ハウジング３０１の方を移動させるようにすることも可
能である。これらの場合には上記実施の形態におけるよ
うに放熱フィンの風力による移動は困難なので、別途ソ
レノイドなどのアクチュエータを用いる必要がある。

【００５６】また、上記実施の形態においては、ヒステ
リシスモータとそれ以外のモータをそれぞれ１個ずつ組
み合わせて感光体モータを形成したが、各モータの個数
は１個には限定されない。さらに、各モータは必ずしも
同軸上に形成する必要はなく、それらのロータ軸が平行
になるように配設してもよい。

【００５７】図１２、図１３は、それぞれこの場合にお
ける感光体モータ４００，４５０の構成例を示す図であ
る。図１２に示すように、感光体モータ４００は、ハウ
ジング４０１内に、ヒステリシスモータ部ＨＭとＤＣモ
ータ部ＤＭをそのロータ軸４１０，４２０が平行になる
ように配設して構成される。なお、同図において、各モ
ータ部における回転子４１１、４２１やステータ４１
２、４２２は、上記実施の形態で述べたのと同様な構成
なので、簡略化して図示している。

【００５８】ロータ軸４１０とロータ軸４２０の間に
は、両軸に平行に出力軸４３０が配設され、各軸にはそ
れぞれローラ４１３、４２３、４３１が取着されると共
に、ローラ４１３とローラ４２３の周面が、それぞれロ
ーラ４３１の周面に当接し、ヒステリシスモータ部ＨＭ
とＤＣモータ部ＤＭの駆動力が出力軸４３０に伝達され
るように構成されている。

【００５９】各ローラ４１３，４２３，４３１の周面
は、耐摩耗性の弾性部材、例えばシリコンゴムなどでコ
ーティングされており、これにより各ローラの接触性を
良好に保って、摩擦による動力伝達を確実に行うように
なっている。各モータ部ＨＭ、ＤＭは、上記感光体モー
タ２００（図８）の場合と同様に駆動制御されるので、
ここでは詳述しないが、定速駆動時に双方のモータ部を
同時に駆動する場合には、各ローラ４１３，４２３の周
速が等しくなるように制御されることはいうまでもな
い。

【００６０】このように構成により、上述の実施の形態
と同様、ヒステリシスモータの円滑な回転特性とＤＣモ
ータの大きな駆動トルクを合せ持つ優れた感光体モータ
を得ることができる。図１３は、別の変形例である感光
体モータ４５０の構成を示すものである。同図において
図１２と同じ符号を付したものは、同じ要素を示すので
説明は省略する。

【００６１】この感光体モータ４５０は、上記感光体モ
ータ４００同様、ハウジング４０２内にヒステリシスモ
ータ部ＨＭとＤＣモータ部ＤＭがそのロータ軸４１０，
４２０が平行になるように配設して構成されているが、
独立した出力軸４３０がなく、ヒステリシスモータ部Ｈ
Ｍのロータ軸４１０が当該出力軸を兼ねている点が異な
っている。

【００６２】すなわち、ロータ軸４１０、４２０には、
それぞれローラ４１４、４２４がその周面が当接するよ
うに取着され、両者の摩擦によりＤＣモータ部ＤＭの駆
動力がヒステリシスモータ部ＨＭのロータ軸４２０に伝
達されるようになっており、これによりＤＣモータ部Ｄ
Ｍがヒステリシスモータ部ＨＭの駆動力を補助するよう
に構成される。

【００６３】なお、どちらのモータ部のロータ軸を出力
軸とするかは特に限定されないが、スリップなどの危険
性を考えると、定速回転時に主たる駆動トルクを提供す
るモータ部のロータ軸を出力軸とする方が望ましい。こ
のように一方のモータ部のロータ軸を出力軸とすること
により、図１２の場合と比べ、部品点数や組立工程を少
なくできるという効果を得られる。

【００６４】以上のように２つ（場合によっては３つ以
上でもよい）のモータ部を並列に配列する構成によれ
ば、ロータ軸を共通にして同軸上に配列する場合（図
３，図８）に比べて、感光体モータの軸と直交する方向
に占める面積は大きくならざるを得ないが、その一方で
軸方向の長さを短くすることができ、取付場所の自由度
が高くなる。

【００６５】なお、ローラによる摩擦伝達機構により各
モータの駆動力を出力軸に伝達する構成によれば、噛み
合い振動などが発生しないので、モータ自身が発生する
振動を極めて少なくできるという利点があるが、出力軸
にかかる負荷トルクが大きい場合には、各ローラの接触
面でスリップが生じるおそれがあるので、当該ローラに
替えて平歯車を利用してもよい。但し、この場合には、
できるだけ噛み合い振動が生じないように、当該歯車と
して、剛性の高い部材で形成され、歯の成形精度が高く
歯面が研磨された高精度歯車を使用する方が望ましい。

【００６６】上記実施の形態では、本発明に係るモータ
を感光体ドラムの駆動について利用しているが、その他
の転写ドラムなどの回転体や、ビデオデッキにおけるシ
リンダヘッドなど高い回転精度が要求される回転体の駆
動に適用可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
回転体駆動用モータは、第１のモータと第２のモータを
その出力軸が共通になるように組み合わせて一体に構成
すると共に、第１のモータをヒステリシスモータとして
いるので、ヒステリシスモータの安定かつ円滑な回転力
を確保しつつ、その駆動トルク不足を他の第２のモータ
で補うことができる。この場合、第２のモータとして高
価なモータを使用する必要はないので、安価かつ簡易な
構成により負荷変動に強く回転ムラのない優れた回転体
駆動用モータを得ることができる。

【００６８】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、前記第２のモータをステッピングモータとしてい
る。ステッピングモータは、低速回転でも十分なトルク
を有し、フィードバック制御をせずとも入力パルスで高
精度に回転制御できるので第１のモータであるヒステリ
シスモータの特性と合わさって急激な負荷変動にも十分
対応して安定的に回転駆動できる。

【００６９】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、前記第１と第２のモータの間の少なくともにステー
タコイル間に磁気遮蔽部材を設けており、これにより第
１と第２のモータを近接しても、各ステータコイルに生
ずる磁界が他のモータの回転子に悪影響を与えることが
なくなりコンパクトで高精度な回転体駆動用モータを得
ることができる。

【００７０】さらに、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、少なくとも前記第１と第２のモータの回転子間に磁
気遮蔽部材を設けており、これにより各回転子が近接し
ていてもそれぞれのステータより受ける磁界が他の回転
子に影響を与えない。特に、第２のモータの回転子が永
久磁石で形成されている場合でもその磁界が、第１のモ
ータのヒステリシス材で形成された回転子の着磁状態に
悪影響を及ぼさないようにでき、コンパクトで高精度な
回転体駆動用モータを得ることができる。

【００７１】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、第２のモータが、第１のモータと同じ速度の回転磁
界により動作する同期モータもしくは誘導モータであっ
て、そのステータコイルを第１のモータと共通とすると
共に、前記第１と第２のモータの回転子は、一体となっ
て上記ステータコイルに対し軸方向に相対的に移動可能
に構成され、当該回転子またはステータコイルを、回転
磁界を受ける回転子が変更するように軸方向に移動させ
る移動手段を備えているので、第１と第２のモータのど
ちらを重点的に動作させるかを移動手段により容易に設
定できる。

【００７２】また、本発明に係る回転体駆動用モータ
は、上記移動手段が、いずれかの回転子に取着されたフ
ィンであって、モータの回転速度が一定以上となるとそ
の風力により当該回転子が軸方向に移動するように構成
しているので、回転磁界を受ける回転子の変更が駆動モ
ータの回転速度に応じて簡易かつ容易に実行できる。ま
た、本発明に係る回転体駆動装置は、その駆動モータ
を、ヒステリシスモータである第１のモータとその以外
の第２のモータをその出力軸が共通になるようにして一
体に構成し、モータ制御手段により、駆動モータの起動
時は、前記第２のモータのみに通電し、当該駆動モータ
の回転速度がほぼ前記一定速度に達するとさらに前記第
１のモータに通電するようにしているので、第２のモー
タにステッピングモータを使用した場合でも、第１のモ
ータ（ヒステリシスモータ）が当該ステッピングモータ
の起動動作を妨げることなく目的の回転速度まで迅速に
到達できる。そして、ほぼ当該一定速度に達するとヒス
テリシスモータを起動し、第２のモータによる回転ムラ
を抑制しつつ、安定した回転駆動を得ることができる。

【００７３】また、本発明に係る回転体駆動装置は、そ
の駆動モータが、ヒステリシスモータである第１のモー
タとそれ以外の第２のモータをその出力軸が共通になる
ようにして一体に構成すると共に、モータ制御手段によ
り駆動モータの起動時は、少なくとも第２のモータに通
電し、当該駆動モータの回転速度がほぼ前記一定速度に
達すると第２のモータへの通電を停止して第１のモータ
のみ通電するようにしており、特に一定速度での回転時
にヒステリシスモータに十分駆動トルクがあって、第２
のモータがステッピングモータ以外のモータである場合
には有効な駆動制御を行える。すなわち、駆動モータの
起動時には、主にヒステリシスモータ以外の駆動力の大
きな第２のモータの力により短時間に目的の回転速度ま
で立ち上げて、その後ヒステリシスモータのみの駆動に
より回転ムラのない円滑な駆動を実行することができ
る。

【００７４】また、この回転体駆動装置において、モー
タ制御手段が、前記駆動モータの回転を停止する際に、
第２のモータに通電すると共に、第１のモータのステー
タコイルによる回転磁界の回転方向もしくは回転速度
を、前記第２のモータの回転方向もしくは回転速度と異
ならせ、かつ、当該第１のモータに供給する駆動電流の
振幅を減衰させた後に、両モータへの通電を停止するよ
うに制御しているので、ヒステリシス材で形成された第
１のモータの回転子に交番磁界をかけてそれを徐々に小
さくすることができ、これにより当該着磁領域を消磁し
た状態で停止させることが可能となり、次回のモータの
起動が円滑に行える。

【００７５】また、本発明に係る画像形成装置は、上記
回転駆動用モータもしくは回転駆動装置により感光体ド
ラムを回転駆動するようにしているので、回転ムラがな
く極めて回転精度の高い駆動を可能にし、これにより優
れた再現画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る複写機の構成を示す
図である。

【図２】上記複写機内の画像形成部の構成を示す斜視図
である。

【図３】上記駆動装置の駆動源として使用される感光体
モータの構成を示す縦断面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ線およびＹ−Ｙ線における矢視断
面図である。

【図５】ステッピングモータの速度特性を模式的に示す
図である。

【図６】ヒステリシスモータのトルク特性を示す図であ
る。

【図７】上記複写機の制御部の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】図３の感光体モータの変形例の構成を示す一部
縦断面図である。

【図９】図８の感光体モータのローラ部分の組立図であ
る。

【図１０】制御部による上記感光体モータの制御動作を
示すフローチャートである。

【図１１】本発明に係る感光体モータの別の変形例の構
成を示す縦断面図である。

【図１２】各モータ部のロータ軸を平行にした場合の感
光体モータの構成を示す図である。

【図１３】図１２の感光体モータの変形例の構成を示す
図である。

【符号の説明】

１ 複写機 ４０ 画像形成部 ７０ 制御部 ７２ 感光体モータ駆動回路 １００，２００，３００，４００，４５０ 感光体モー
タ １０２，２０２，３０２，４１０，４２０ ロータ軸 １１０，１２０，２１０，３１０，４１１，４２１
回転子 １４１，２３０，２４０，３３０ 固定子ヨーク １４２，２３１，２４１，３３１ ステータコイル ２２０，３２０ 回転子リング ２２１，２２２，３２１，３２２ 磁気シールドリン
グ ２４２，２４３ 磁気シールド部材 ３４０，３４１ 永久磁石 ７２１ ステッピングモータ部駆動回路 ７２２ ヒステリシスモータ部駆動回路 ＳＭ ステッピングモータ部 ＨＭ ヒステリシスモータ部 ＤＭ ＤＣモータ部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のモータと第２のモータをその出力
   軸が共通になるように組み合わせて一体に構成すると共
   に、前記第１のモータがヒステリシスモータであること
   を特徴とする回転体駆動用モータ。
2. 【請求項２】 前記第２のモータは、ステッピングモー
   タであることを特徴とする請求項１記載の回転体駆動用
   モータ。
3. 【請求項３】 前記第１と第２のモータの間の少なくと
   もステータコイル間に磁気遮蔽部材を設けたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の回転体駆動用モータ。
4. 【請求項４】 前記第１と第２のモータの間の少なくと
   も回転子間に磁気遮蔽部材を設けたことを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の回転体駆動用モー
   タ。
5. 【請求項５】 前記第２のモータは、第１のモータと同
   じ速度の回転磁界により動作する同期モータもしくは誘
   導モータであって、そのステータコイルを第１のモータ
   と共通とすると共に、前記第１と第２のモータの回転子
   は、一体となって上記ステータコイルに対し軸方向に相
   対的に移動可能に構成され、当該回転子またはステータ
   コイルを、回転磁界を受ける回転子が変更するように軸
   方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請
   求項１または４に記載の回転体駆動用モータ。
6. 【請求項６】 前記移動手段は、いずれかの回転子に取
   着されたフィンであって、モータの回転速度が一定以上
   となるとその風力により当該回転子が軸方向に移動する
   ように構成されていることを特徴とする請求項５記載の
   回転体駆動用モータ。
7. 【請求項７】 回転体を一定速度で回転駆動する回転体
   駆動装置であって、前記回転体駆動装置の駆動モータ
   は、ヒステリシスモータである第１のモータとそれ以外
   の第２のモータをその出力軸が共通になるようにして一
   体に構成すると共に、駆動モータの起動時は、前記第２
   のモータのみに通電し、当該駆動モータの回転速度がほ
   ぼ前記一定速度に達するとさらに前記第１のモータに通
   電するモータ制御手段を備えたことを特徴とする回転体
   駆動装置。
8. 【請求項８】 回転体を一定速度で回転駆動する回転体
   駆動装置であって、前記回転体駆動装置の駆動モータ
   は、ヒステリシスモータである第１のモータとそれ以外
   の第２のモータをその出力軸が共通になるようにして一
   体に構成すると共に、駆動モータの起動時は、少なくと
   も第２のモータに通電し、当該駆動モータの回転速度が
   ほぼ前記一定速度に達すると第２のモータへの通電を停
   止して第１のモータのみに通電するモータ制御手段を備
   えたことを特徴とする回転体駆動装置。
9. 【請求項９】 前記モータ制御手段は、前記駆動モータ
   の回転を停止する際に、第２のモータを起動すると共
   に、第１のモータのステータコイルによる回転磁界の回
   転方向もしくは回転速度を、前記第２のモータの回転方
   向もしくは回転速度と異ならせ、かつ、当該第１のモー
   タに供給する駆動電流の振幅を減衰させた後に、両モー
   タへの通電を停止するように制御することを特徴とする
   請求項８記載の回転体駆動装置。
10. 【請求項１０】 回転駆動される感光体ドラムの周面に
    静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置であっ
    て、 感光体ドラムの回転駆動の駆動源として、請求項１ない
    し６のいずれかに記載の回転体駆動用モータを用いたこ
    とを特徴とする画像形成装置。
11. 【請求項１１】 回転駆動される感光体ドラムの周面に
    静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置であっ
    て、 感光体ドラムの回転駆動装置として、請求項７ないし９
    のいずれかに記載される回転体駆動装置を用いたことを
    特徴とする画像形成装置。